秋覆膜对辽西春玉米水肥利用效率和产量的影响

为了探明旱地秋覆膜对春玉米水分和氮肥利用效率的影响,2013—2015年在国家农业环境阜新观测实验站设置了秋覆膜(秋季收获后开始覆膜,AM)、春覆膜(传统生育期覆膜,SM)和不覆膜(NM)3个处理,利用田间观测结合15N同位素示踪的方法,分析秋覆膜栽培春玉米的水分与氮肥利用特征。结果表明,在连续2个较干旱的年份,AM促进了玉米干物质积累,2a的玉米籽粒产量分别较SM提高了19%和11%,较NM提高了14%和75%,但玉米生物产量与SM无显著差异(P0.05);AM在休闲期减少了水分消耗,在播种期土体蓄水量较SM和NM平均多35 mm,并在玉米生育期耗水量较SM和NM多,主要体现在玉米的抽雄期和灌浆期作物耗水量的显著增加(P0.05);在2014年,3个处理的玉米籽粒产量和生物产量水分利用效率无显著差异(P0.05);在2015年,AM与SM的玉米籽粒产量和生物产量水分利用效率无显著差异(P0.05),但均显著高于NM(P0.05),较NM平均提高了60%和65%;AM减少了氮肥损失,同时也较SM减少了土壤中氮肥的残留,显著提高了当季和翌年氮肥利用效率(P0.05),2a累计氮肥利用效率达到了50.5%,高于SM和NM,但AM在当季0～100 cm土层中残留的肥料氮显著高于NM(P0.05)。综合分析认为,在较干旱的年型下,旱地秋覆膜是辽宁西部半干旱区提高春玉米产量和水肥利用效率的一项有效技术措施,如进行氮肥优化施用,可进一步提升该技术在区域农业发展的应用价值。     

不同配置对辽西玉米‖花生间作系统氮素吸收利用的影响

【目的】通过研究不同配置条件下玉米‖花生间作系统地上部氮含量和吸收量,结合间作系统花生结瘤固氮和土壤有效氮分布,明确不同配置下玉米‖花生间作体系对氮素的吸收利用特征,为玉米‖花生间作氮高效利用模式的区域筛选提供依据。【方法】本试验于2015—2016年在国家农业环境阜新观测实验站进行,设置玉米单作（M）、花生单作（P）、2行玉米4行花生间作（M2P4）和4行玉米4行花生间作（M4P4）模式,玉米单作及每种间作模式下设3种不同玉米种植密度（6、9和12株/m²）,共10个处理,分析不同配置（行比和密度）玉米‖花生间作系统氮素吸收利用特征和优势。【结果】与单作相比,间作玉米和花生植株氮浓度变化并不明显,受作物占地比例影响,间作模式下玉米和花生的产量、氮产量均低于相应单作,且氮产量与间作生物产量表现相一致。玉米‖花生间作可以显著提高系统氮的吸收利用（氮吸收当量比NER>1）,且主要归因于玉米的养分吸收优势（pNER_m为0.63—0.80）。随着玉米行比和密度的增加NER也随之增大,其中M4P4模式（NER 1.06—1.22）的氮吸收要显著高于M2P4模式（NER 1.0—1.06）。在玉米‖花生间作系统中,玉米比花生更有竞争力（A_mp>0）,且竞争吸收氮养分能力也更强（CR_mp>1）,M4P4行比以及玉米增密有助于增强玉米对氮营养的竞争,增加系统氮养分吸收优势（△NU>0）以及间作养分对产量的贡献（C）。与玉米间作可促进花生结瘤固氮,M4P4行比配置下花生根瘤数量、单株根瘤重量和单个瘤重均高于M2P4配置,且以中、低密度处理为优。间作系统中土壤有效氮含量（N_min）表现为花生条带土壤N_min高于玉米条带,且单作花生土壤N_min高于间作花生,而单作玉米土壤N_min低于间作玉米。【结论】玉米‖花生间作可显著提高系统氮的吸收利用,其中玉米对系统氮吸收的贡献较大,适度增加玉米行比和密度有助于增加系统氮素吸收当量比、增强玉米对氮营养的竞争以及间作养分对产量的贡献。综合分析认为,本研究中M4P4-6和M4P4-8为玉米‖花生间作较佳配置,玉米花生种间互作对间作系统干物质量和花生生物固氮的促进,以及玉米在吸收氮养分上的强竞争能力是玉米‖花生间作具有氮素吸收利用优势的重要原因。     

风沙半干旱区不同时期覆膜对玉米田固碳及碳平衡的影响

通过对比秋季覆膜(AM)、春季覆膜(SM)和不覆膜(NM)3种模式栽培玉米对短期土壤有机碳储量和碳平衡影响的异同,旨在明确风沙半干旱区覆膜的固碳减排效应,为构建低碳地膜覆盖模式提供理论依据。结果显示,AM显著增加玉米籽粒产量、地上生物量和0~60 cm土层根系生物量(P<0.05);在0~100 cm土层,AM、SM、NM和初始的有机碳储量分别为83.7、84.2、89.2、90.53 Mg/hm²,各处理相同土层间差异不显著(P>0.05);NM、SM和AM土壤呼吸CO₂-C释放量平均值分别为2.10、2.09、2.37 Mg/(hm²·a),碳平衡分别为-522、-498、-474 kg CO₂-C/(hm²·a)。以上表明,AM增加系统碳输入的同时,增加了土壤呼吸碳排放,但在短期内不会引起土壤有机碳库的衰退,并能更大程度上减少单位面积产量的碳排放,是一种气候友好型的低碳农业技术。     

辽西半干旱区玉米大豆间作模式对作物干物质积累分配、产量及土地生产力的影响

【目的】通过分析玉米大豆间作模式作物干物质积累与分配规律及种间竞争关系,探讨玉米大豆间作的增产机理,提出适合辽西半干旱区的最优玉米大豆间作模式。【方法】试验于2018—2019年在国家农业环境阜新科学观测实验站进行,采用田间试验方法,设置2行玉米2行大豆间作（MS2:2）、4行玉米4行大豆间作（MS4:4）、6行玉米6行大豆间作（MS6:6）、玉米单作（M）、大豆单作（S）等5种种植模式,研究作物的干物质积累分配特点、种间竞争力及其对产量和土地生产力的影响。【结果】3种间作模式均提高了玉米拔节期和灌浆期的干物质积累量,比单作玉米分别增加16.58%—20.32%和51.29%—52.56%;间作对大豆分枝期和鼓粒期的干物质积累影响较小,但分枝期MS2:2间作模式干物质积累量显著低于单作大豆。玉米干物质分配比率拔节期叶大于茎,灌浆期穗大于茎、叶,且3种间作模式穗的分配比率比单作玉米增加23.22%—31.70%;大豆干物质分配比率分枝期茎大于叶,鼓粒期茎、叶大于荚果,MS2:2和MS4:4间作模式大豆荚果分配比率比单作大豆分别降低19.30%、17.22%,MS6:6间作模式与单作大豆差异不显著。间作模式下玉米比大豆表现出了更强的种间竞争力（Ams>0）和产量营养竞争比率（CRms>1）。MS6:6和MS4:4间作模式土地当量比LER分别为1.16、1.07,土地生产力提高7%—16%,具有显著的间作优势;MS2:2间作模式土地当量比为0.97,具有间作劣势。【结论】玉米大豆间作模式土地生产能力的提高主要是通过改变作物干物质积累分配及种间竞争关系实现,MS6:6和MS4:4间作模式优势明显。表现最佳的是MS6:6间作模式,该模式能够显著提高土地生产力,在当地农业生产中具有很好的应用价值。     

氮肥施用和秸秆还田对东北地区褐土稳定性有机碳的影响

为探究长期施用氮肥和秸秆还田措施下农田土壤总有机碳（TOC）的稳定性,以辽宁省国家农业环境阜新观测实验站连续8 a施肥的定位试验田为研究对象,采用有机质酸碱提取和密度分级实验、金属氧化物形态提取实验、碳14定年和次氯酸钠氧化实验等手段,系统研究了长期施用氮肥和秸秆下农田土壤TOC的含量、化学组成及其年龄特征。结果表明：相对于对照组（不施氮肥）,单施氮肥处理组的TOC含量降低了5.5%,而氮肥配施秸秆组则升高了2.8%,但两个处理土壤碳氮比均高于对照。随着氮肥和秸秆的加入,土壤有机质酸碱可提取部分的总占比降低,其中胡敏酸从63.6%降低到49.5%,酸碱不可提取部分（即胡敏素）的占比升高（25.9%～39.0%）;各处理间土壤TOC的轻、重组分级没有显著差异,均以重组有机碳为主要成分,占TOC的62.3%±0.4%。同时,重组分中可提取的碳和铁铝的比值非常低,表明重组分里的土壤有机质除了与铁铝氧化物结合之外,很可能大部分以团聚或者包被的形式与黏土结合。碳14定年结果显示,3个处理组中土壤的年龄在距今2 000 a左右,试验区农田土壤以长期稳定有机碳为主。研究表明,氮肥施用和秸秆还田向土壤...     

辽西半干旱区不同类型地膜降解特性及其对玉米产量的影响

【目的】明确不同类型可降解地膜在辽西半干旱区的降解特性及其对玉米产量的影响,为可降解地膜的区域筛选和应用提供理论依据和数据支撑。【方法】以国家农业环境阜新观测实验站为平台,采用田间试验与室内分析相结合的方法,田间试验共设置3个处理,分别为普通地膜覆盖（T1）、添加剂型降解膜覆盖（T2）和全生物降解膜覆盖（T3）。通过2年田间试验,定期进行田间观察和取样分析,测定不同地膜覆盖处理下的玉米产量,并结合扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）,对地膜表面形态、力学特性以及化学结构等指标进行测定,系统全面地分析不同类型地膜在辽西半干旱区的降解过程及程度。【结果】各覆盖处理的玉米产量无显著差异,不同类型地膜的田间降解过程表明,2种可降解地膜的降解进程相似,均从覆盖后第38天表面开始出现裂纹,第58天开始出现明显降解,T3处理的降解进程总体上快于T2处理,普通地膜几乎无降解。随着地膜在田间置留时间加长,破碎程度加剧,可降解地膜的水蒸气透过量显著增加,力学性能（最大负荷、拉伸强度和断裂标称应变）显著下降,膜面微观形态和化学结构变化显著,普通地膜覆盖处理各项指标前后变化不明显。不同类型地膜的水蒸气透过能力总体表现为T3>>T2>T1,力学性能表现为T1>T2>T3,覆盖后98 d地膜微观表面粗糙度表现为T3>T2>T1,与田间观测效果及地膜相应物理指标结果相一致。通过计算（失重法）得出可降解地膜T2和T3的当季降解率分别为37.4%和47.8%,降解残片以<4 cm²和4—25 cm²的中小规格为主。【结论】可降解地膜可在保障玉米产量的同时实现自身降解,减少农田残留。从产量、降解特性和残留率等方面综合评价,以PBAT全生物降解地膜替代普通地膜应用于辽西半干旱区玉米覆盖栽培更具潜力。